СЕЛФ

12

С.Б. Каравашкин и О.Н. Каравашкина

Однако вместе с утверждением данного факта мы возвращаемся к камню преткновения между поперечными акустическими и ЭМ волнами, поскольку ещё Араго и Френелем установлено, что ЭМ волна только поперечна. И этот факт отражён и закреплён в уравнениях Максвелла, сформулированных на базе гидродинамических теорий, т.е. теорий, описывающих динамические процессы в средах, которые неспособны передавать поперечные колебания.

Действительно, в современной трактовке стандартное доказательство поперечности ЭМ волны выглядит следующим образом. "Рассмотрим плоскую волну, бегущую в положительном направлении оси x; в такой волне все величины, в частности и , являются функциями только от [t - (x/c)]. Из формул

где штрих обозначает дифференцирование по [t - (x/c)], а - единичный вектор вдоль распространения волны. Подставляя первое равенство во второе, находим:

Мы видим, что электрическое и магнитное поля и плоской волны направлены перпендикулярно к направлению распространения волны" [10, с. 147].

Однако, как показано в работе одного из соавторов [11], нестрогость приведенного доказательства поперечности проистекает из того, что в существующем формализме используется неточная связь между векторным и скалярным потенциалом, а также неправомерно применяется калибровка, исключающая скалярный потенциал из уравнений динамического поля. При учёте указанных факторов строгость приведенного доказательства нарушается.

Но главная проблема уравнений Максвелла заключалась в том, что в силу объективных причин, обусловленных уровнем развития гидродинамики 19 в., Максвелл при выводе своей знаменитой системы уравнений мог опираться только на законы сохранения для стационарных полей, которые были к тому времени доказаны. Но, как показано в наших работах [12] и [13], в динамических полях законы сохранения существенно изменяются, что полностью снимает запреты существованию продольных ЭМ волн. Данный факт был установлен в вышеуказанных работах не только теоретически, но и экспериментально [14] на специально разработанной установке, излучающей направленную продольную ЭМ волну в свободном пространстве в диапазоне 30 кГц. Тем самым был снят ряд противоречий введению полноценной аналогии между ЭМ и акустическими волнами. Но проблема, связанная с поперечными акустическими волнами, сохранилась.

Для преодоления этой проблемы нами было показано теоретически [13] и подтверждено экспериментально [15], что запрет распространению поперечных акустических волн обусловлен предположением, что возникновение поперечной компоненты может быть обусловлено исключительно поперечным колебанием источника волны. При этом никто из исследователей до сих пор не предполагал возможность формирования поперечной акустической волны в результате суперпозиции противофазных колебаний источников продольной волны, как это реализуется в электромагнетизме.

Рис. 2. Общая блок-схема генерации поперечной акустической волны в газе

При учёте же указанного фактора и реализации схемы на основе суперпозиционного взаимодействия (см. рис. 2), необходимость в сдвиговой деформации среды полностью отпадает. При этом, как показывает теория и подтверждает практика, в среде не только возникают мгновенные поперечные локальные динамические давления, но и возникают соответствующие поперечные смещения элементов среды. Как показано в работе [13], величина этой локальной поперечной скорости   газовой среды для схемы, приведенной на рис. 2, равна

где  = ₁ =  ₂ ,  (r, t) - продольный динамический потенциал, создаваемый каждым из источников, v - амплитуда продольной скорости колебания среды под воздействием каждого из излучателей в отдельности.